Astronautique pesanteur artificielle

[JLB29]

Bonjour,
Qui peut répondre sommairement à ces questions:
- Astronautique
Pour équivalent à une pesanteur de 1G, il faut par exemple tourner selon un rayon de 200m à raison de 2 tours minute (approximativement) (à confirmer SVP)
Pour une station en orbite, quels paramètres s'opposent à cette réalisation (pour les séjours longs en impesanteur) ? (cela a-t-il déjà été fait mais abandonné ?)
Résistance des matériaux ?
Risque d'effet de fronde en cas de rupture ?
Vibrations excessives dues à la différence d'altitude à chaque demi tour ?
Absence d’intérêt, l'impesanteur étant justement le milieu expérimental recherché...
A cela, on peut rétorquer que l'état d'impesanteur peut être conservé dans la station autour de laquelle (ou près de l'orbite de laquelle) les "nacelles" tourneraient, et où les "astro, cosmo, et autres nautes" pourraient dormir et entretenir leur musculature.
Il faudrait à l'évidence qu'un dispositif d'équilibrage (par pompage de liquide par exemple) compense les mouvements des charges (humaines ou autres). Déjà, rien qu'en envoyant se coucher 1 humain en même temps dans chacune des branche de la "fronde", et en les remontant de même, une partie du problème serait règlé.
D'autres difficultés sont-elles prévisibles ? (distorsion du "tore" représenté par l'orbite de ce dispositif (du à la petite différence d'altitude des caissons en orbite la plus haute et la plus basse)
Échauffement et usure du dispositif d’amarrage ?
Autres...
Une autre vitesse de rotation ou un autre rayon seraient-ils plus réalistes ?

- "à cause d'une grave avarie dans le scaphandre autonome de l'astronaute italien. Luca Parmitano, a bien failli mourir noyé à cause d'une fuite d'eau dans son casque"
Dans un cas de ce genre, n'aurait-il pas suffi de le mettre en rotation même lente autour d'un axe décalé de son centre de gravité; de sorte que le liquide s’accumule vers ses pieds (ceux-ci étant placés vers l'extérieur).
Il aurait fallu ne pas le lâcher !

Nota: merci de répondre sans engager de polémique sur l'éventuelle stupidité des questions !
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[invitee05a3fcc]

Tu te poses cette question parce que tu as fait une soirée bien arrosée et que tu as du spleen à revendre ?
Alors, avant de poser une question, la bonne pratique, c'est de voir si la question a déjà été posée !
http://forums.futura-sciences.com/as...-rotation.html
Qui donne aussi des liens sur des questions identiques !

[JLB29]

Merci DAUDET78 pour cette remarque.
Malheureusement, cette discussion ne semble pas poser les mêmes questions, et les réponses sembles souvent plus polémiques que constructives.
A ma charge, je n'avais même pas trouvé le forum relatif aux thèmes astronautiques ! (la fougue de la jeunesse ?)
Après examen des liens trouvés sur celui que vous m'avez communiqué, je reste sur ma faim.
Cela dit, il y a des réponses sur d'autres sites, mais c'est mon incapacité à comprendre les explications qui me bloque. J'espérais des réponses simples au niveau de compréhension de mes 10 fois 7 printemps.
Salutations, JLB

[Amanuensis]

Pour équivalent à une pesanteur de 1G, il faut par exemple tourner selon un rayon de 200m à raison de 2 tours minute (approximativement) (à confirmer SVP)

v²/r.

Périmètre 200 x 6.3 = 1260 m, en 120 s = vitesse de 10 m/s

10²/200 = 1/2 m/s² = 1/20 g

[A voir en vidéo sur Futura]

[JLB29]

Merci Amanuensis,
Autant pour moi, j'ai mal lu ou compris de travers, mes profs de math avaient surement l'impression de parler à un radiateur...
Votre réponse ne me donne pas de solution(s).
v²/r. n'est pas une formule qui me permette de comprendre.
Quelle vitesse de rotation pour R=200m (par exemple) pour obtenir 1G ?
Toujours pour obtenir 1G à raison de 1 tour par seconde, quel est le rayon ?

Cela doit vous paraitre bébête, mais c'est mon niveau.
Salutations

[invitef29758b5]

Salut
Tu peux utiliser la formule sous la forme :
F = m.ω².R
Mieux adapté à ce que tu cherches .
Dont on déduit l' accéleration a (m/s²)
a = ω².R
pour a = g
R = 9.81/ω²

[Amanuensis]

v²/r. n'est pas une formule qui me permette de comprendre.

v est la vitesse le long de l'orbite, r le rayon.

Pour 1 g, soit 10 m/s², et 200 m de rayon, faut aller à v² = 10 x 200 m²/s², soit v² = 2000 m²/s², soit v = 45 m/s, soit environ 162 km/h. Cela donne déjà une idée du problème!

La durée pour un tour se calcule à partir du périmètre, soit 2 pi r, environ 200 x 6.3 ou 1260 m, 1,26 km. 1260/45 = 28 secondes, soit 2 tours par minute.

Conclusion: le calcul message #1 était correct et j'ai lu par erreur 2 minutes par tour...

[JLB29]

merci Amanuensis et Dynamix.

et bonne année à Thomas Pesquet !

Si, comme en science fiction, on se représente un vaisseau cylindrique creux de 200m de rayon, en rotation autour de son axe, personne n'y trouve à redire.
Les difficultés sont pourtant à priori du même ordre ?

Qu'est ce qui interdit de tourner à 162km/H au bout d'un filin de 200m ?
sachant (par exemple) que 6 nacelles pourraient tourner de manière synchrone autour de la station (ou déportées à son arrière),
que ces nacelles ne serviraient que de pièce de sommeil et de musculation, les aller et venues des habitants se faisant par "ascenseurs" à contrepoids (des réserves par exemple)

Si l'on suppose 6 nacelles comme dans mon exemple, elles pourraient également être amarrées chacune à la suivante afin de diminuer les éventuels mouvements de balancier.
Je ne comprends toujours pas en quoi ce serait irréaliste ? vibrations ? tension ? La vitesse de rotation en soi n'a guère de sens (162 km/H) par rapport à celle de la station (27.600 km/H)
En cas de rupture, il y a certes un gros risque (trop gros ?).

Dans le cas d'un voyage Terre-Mars, serait-ce inapplicable ?
Lors de tempête solaire, il serait toujours loisible de se regrouper dans la station centrale dans la pièce blindée.


L'astronaute italien Luca Parmitano aurait failli mourir noyé à cause d'une fuite d'eau dans son casque.
Je ne sais ce que les agences en ont déduit comme mesures de sécurité (autre que l'amélioration des pompes et circulateurs de liquides)

Une proposition à faire remonter (c'est le cas de le dire) si elle trouve un lecteur attentif:
Lever les bras, saisir une pièce métallique qui servira d'axe de rotation, et à la simple force des poignets, accomplir des rotations autour de ce point qui en terme de "force centrifuge" se trouve plus haut que la tête de l'astronaute !
Résultat, le liquide tend à "couler" vers le bas (les pieds).
Je laisse à la sagacité des physiciens de calculer si c'est réalisable ou s'il faut y ajouter une force externe (le coup de pied au ... d'un collègue) pour contre balancer la tension superficielle du liquide qui, selon sa nature et en plus en impesanteur ne doit pas être négligeable.

[Amanuensis]

La vitesse de rotation en soi n'a guère de sens (162 km/H) par rapport à celle de la station (27.600 km/H)

C'est le contraire. La vitesse de 27000 km/h est relative à la Terre, cela n'a pas de sens pour ce qui se passe en local. Par contre les 162 km/h c'est par exemple ce qu'il faut atteindre en allant du centre à la périphérie.

C'est aussi la vitesse vue par un vaisseau qui voudrait accoster (genre saliut de ravitaillement). La conséquence est que l'accostage ne peut se faire facilement que sur l'axe de rotation: une vitesse relative nulle est alors facile à obtenir, reste la mise en rotation qui n'est pas trop un problème si elle ne concerne que le petit vaisseau . Car arrêter la rotation toute la station puis la remettre juste pour un accostage serait cher et source de perturbations.

Au passage cela indique que juste un filin ne suffit pas, faut un couloir, de quoi passer du matériel.

[JLB29]

le dessin existe déjà : me signale Henri (mais avec la version fermée (tore)

http://www.futura-sciences.com/scien...al-nasa-28739/

C'est le projet Nautilus-X, fruit d'une équipe de recherche de la NASA en 2011. C'en est resté au stade de proposition, mais quel beau vaisseau...

Autres détails la , en anglais : https://en.wikipedia.org/wiki/Nautilus-X

et la : un power point qui décrit le projet... page 16 des valeurs : le g atteint en fonction de la rotation par minute pour des roues expérimentales de 30 pied et 40 pied de diamètre (??) :

spirit.as.utexas.edu/~fiso/telecon10-12/Holderman-Henderson_1-26-11/Holderman_1-26-11.ppt

ou ici : https://fr.scribd.com/document/51592...derman-1-26-11

Celle que je propose est plus dépouillée et demande un moindre tonnage de coque.
Pour les aller et venues des hommes, cela nécessiterait de passer par un sas (avec des pertes en gaz respirable) ou par un ascenseur guidé (pourquoi pas un ascenseur unique, mais ça devient un peu compliqué)...